(57)【要約】【課題】  抗折強度の高いデバイスを得ることのできるレーザ加工装置を提供することである。【解決手段】  レーザ加工装置のレーザビーム照射ユニットは、レーザビーム発生ユニットと、一対の集光器と、レーザビーム発生ユニットが発生したレーザビームを一対の集光器に導く光学系とを含んでいる。光学系は、レーザビーム発生ユニットが発生したレーザビームを第１のレーザビームと第２のレーザビームとに分岐する偏光ビームスプリッタと、レーザビーム発生ユニットと偏光ビームスプリッタとの間に挿入された１／２波長板とを含んでいる。偏光ビームスプリッタを透過した第１のレーザビームは第１の集光器によりウエーハ上に集光されてレーザ加工溝を形成し、偏光ビームスプリッタで反射された第２のレーザビームは第２の集光器によりウエーハ上に集光されて、第１のレーザビームにより加工されたレーザ加工溝を仕上げ加工する。【選択図】図４
2010284670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工装置であって、
被加工物を保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、
該チャックテーブルと該レーザビーム照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを具備し、
該レーザビーム照射手段は、
レーザビーム発生ユニットと、
該レーザビーム発生ユニットが発生したレーザビームを第１のレーザビームと第２のレーザビームとに分岐する第１の偏光ビームスプリッタと、
該レーザビーム発生ユニットと該第１の偏光ビームスプリッタとの間に挿入された第１の１／２波長板と、
該第１の偏光ビームスプリッタを透過した第１のレーザビームを該第１の偏光ビームスプリッタで反射された第２のレーザビームの光路と平行な光路に反射するミラーと、
該ミラーで反射された第１のレーザビームを前記チャックテーブルに保持された被加工物上に集光する第１の集光レンズと、
該第１の偏光ビームスプリッタで反射された第２のレーザビームを前記チャックテーブルに保持された被加工物上に集光する第２の集光レンズとを含み、
該第１の１／２波長板を回転制御することにより、該第１の集光レンズによって集光される第１のレーザビームのピークエネルギー密度を第１の所定値に設定し、該第２の集光レンズによって集光される第２のレーザビームのピークエネルギー密度を該第１の所定値よりも低い第２の所定値に設定することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記レーザビーム照射手段は、該ミラーと該第１の集光レンズとの間に挿入された第２の偏光ビームスプリッタと、
該ミラーと該第２の偏光ビームスプリッタとの間に挿入された第２の１／２波長板と、
該第１の偏光ビームスプリッタと該第２の集光レンズとの間に挿入された第３の偏光ビームスプリッタと、
該第１の偏光ビームスプリッタと該第３の偏光ビームスプリッタとの間に挿入された第３の１／２波長板とを更に含み、
該第２の１／２波長板を回転制御することにより、該第１の集光レンズによって集光される第１のレーザビームのピークエネルギー密度を調整し、該第３の１／２波長板を回転制御することにより、該第２の集光レンズによって集光される第２のレーザビームのピークエネルギー密度を調整する請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
該第１の集光レンズによって集光される第１のレーザビームのピークエネルギー密度の前記第１の所定値は２５０ＧＷ／ｃｍ２以上に設定され、該第２の集光レンズによって集光される第２のレーザビームのピークエネルギー密度の前記第２の所定値は５〜２００ＧＷ／ｃｍ２に設定される請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に被加工物を加工するレーザ加工装置に関し、特に、半導体ウエーハの分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射して半導体ウエーハにレーザ加工溝を形成するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状であるシリコンウエーハ、ガリウム砒素ウエーハ等の半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハは切削装置又はレーザ加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。
【０００３】
切削装置としては一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置ではダイアモンドやＣＢＮ等の超砥粒をメタルやレジンで固めて厚さ３０〜３００μｍ程度とした切削ブレードが約３００００ｒｐｍと高速回転しつつ半導体ウエーハへ切り込むことで切削が遂行される。
【０００４】
一方、レーザ加工装置は、半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハにパルスレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、該チャックテーブルと該レーザビーム照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを少なくとも備えていて、半導体ウエーハの表面に形成された分割予定ラインに沿って半導体ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを照射してレーザ加工溝を形成し、次いで外力を付与してレーザ加工溝に沿って半導体ウエーハを破断して個々のデバイスに分割する（例えば、特開２００７−１９２５２号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、切削ブレードを備えたダイシング装置によって半導体ウエーハを切削して形成したデバイスの抗折強度が８００ＭＰａであるのに対して、従来のレーザ加工方法によって形成したデバイスの抗折強度は４００ＭＰａと低く、電気機器の品質の低下を招くという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、抗折強度の高いデバイスを製造可能なレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、レーザ加工装置であって、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、該チャックテーブルと該レーザビーム照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを具備し、該レーザビーム照射手段は、レーザビーム発生ユニットと、該レーザビーム発生ユニットが発生したレーザビームを第１のレーザビームと第２のレーザビームとに分岐する第１の偏光ビームスプリッタと、該レーザビーム発生ユニットと該第１の偏光ビームスプリッタとの間に挿入された第１の１／２波長板と、該第１の偏光ビームスプリッタを透過した第１のレーザビームを該第１の偏光ビームスプリッタで反射された第２のレーザビームの光路と平行な光路に反射するミラーと、該ミラーで反射された第１のレーザビームを前記チャックテーブルに保持された被加工物上に集光する第１の集光レンズと、該第１の偏光ビームスプリッタで反射された第２のレーザビームを前記チャックテーブルに保持された被加工物上に集光する第２の集光レンズとを含み、該第１の１／２波長板を回転制御することにより、該第１の集光レンズによって集光される第１のレーザビームのピークエネルギー密度を第１の所定値に設定し、該第２の集光レンズによって集光される第２のレーザビームのピークエネルギー密度を該第１の所定値よりも低い第２の所定値に設定することを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【０００９】
好ましくは、前記レーザビーム照射手段は、該ミラーと該第１の集光レンズとの間に挿入された第２の偏光ビームスプリッタと、該ミラーと該第２の偏光ビームスプリッタとの間に挿入された第２の１／２波長板と、該第１の偏光ビームスプリッタと該第２の集光レンズとの間に挿入された第３の偏光ビームスプリッタと、該第１の偏光ビームスプリッタと該第３の偏光ビームスプリッタとの間に挿入された第３の１／２波長板とを更に含み、該第２の１／２波長板を回転制御することにより、該第１の集光レンズによって集光される第１のレーザビームのピークエネルギー密度を調整し、該第３の１／２波長板を回転制御することにより、該第２の集光レンズによって集光される第２のレーザビームのピークエネルギー密度を調整する。
【００１０】
更に好ましくは、該第１の集光レンズによって集光される第１のレーザビームのピークエネルギー密度の前記第１の所定値は２５０ＧＷ／ｃｍ２以上に設定され、該第２の集光レンズによって集光される第２のレーザビームのピークエネルギー密度の前記第２の所定値は５〜２００ＧＷ／ｃｍ２に設定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレーザ加工装置によると、ピークエネルギー密度が高い第１のレーザビームによって半導体ウエーハの分割予定ラインにレーザ加工溝を形成し、ピークエネルギー密度が低い第２のレーザビームによってレーザ加工溝の側壁から熱歪層を除去して加工溝を仕上げることができるので、抗折強度が高いデバイスを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明実施形態のレーザ加工装置の外観斜視図である。
【図２】粘着テープを介して環状フレームにより支持された半導体ウエーハの斜視図である。
【図３】レーザビーム発生ユニットのブロック図である。
【図４】レーザビーム照射ユニットの構成図である。
【図５】図５（Ａ）は第１のレーザビームによるレーザ加工工程の説明図、図５（Ｂ）は第２のレーザビームによるレーザ加工工程の説明図である。
【図６】分割装置の斜視図である。
【図７】半導体ウエーハ分割工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態のレーザ加工装置の外観斜視図が示されている。レーザ加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。
【００１４】
第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。
【００１５】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。
【００１６】
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持された半導体ウエーハをクランプするクランパ３０が設けられている。
【００１７】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にレーザビーム照射ユニット３４が取り付けられている。レーザビーム照射ユニット３４は、ケーシング３３中に収容された図４に示すレーザビーム発生ユニット３５と、光学系３６と、ケーシング３３の先端に取り付けられた集光器３７とを含んでいる。
【００１８】
レーザビーム発生ユニット３５は、図３に示すように、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。特に図示しないが、レーザ発振器６２はブリュースター窓を有しており、レーザ発振器６２から出射するレーザビームは直線偏光のレーザビームである。
【００１９】
レーザビーム発生ユニット３５のパワー調整手段６８により所定パワーに調整されたレーザビームは、図４に示すレーザビーム照射ユニット３４の光学系３６に導かれる。光学系３６は第１の偏光ビームスプリッタ７０を有しており、レーザビーム発生ユニット３５が発生したレーザビームＬＢは、第１の偏光ビームスプリッタ７０により、第１の偏光ビームスプリッタ７０を透過するＰ偏光の第１のレーザビームＬＢ１と、第１の偏光ビームスプリッタ７０で反射されるＳ偏光の第２のレーザビームＬＢ２に分岐される。
【００２０】
レーザビーム発生ユニット３５と第１の偏光ビームスプリッタ７０との間には第１の１／２波長板７２が挿入されている。一般的に１／２波長板は、入射光の偏光面に対して１／２波長板の光学軸が角度θであるとき、出射光の偏光面を１８０度−２θだけ回転させる。よって、回転手段７４により第１の１／２波長板７２を角度αだけ回転させると、出射光の偏光面は２αだけ回転する。
【００２１】
従って、回転手段７４により第１の１／２波長板７２を適当に回転することにより、第１の偏光ビームスプリッタ７０から出力されるＰ偏光の第１のレーザビームＬＢ１とＳ偏光の第２のレーザビームＬＢ２との強度比を連続的に変化させることができる。
【００２２】
第１の偏光ビームスプリッタ７０を透過したＰ偏光の第１のレーザビームＬＢ１は、ミラー７６で第１の偏光ビームスプリッタ７０で反射されたＳ偏光の第２のレーザビームＬＢ２の光路と平行な光路に反射される。
【００２３】
ミラー７６で反射された第１のレーザビームＬＢ１は第２の１／２波長板８２を介して第２の偏光ビームスプリッタ８０に入射される。第２の偏光ビームスプリッタ８０は第１の偏光ビームスプリッタ７０と同様に、Ｐ偏光のレーザビームを透過し、Ｓ偏光のレーザビームを反射する。
【００２４】
第１のレーザビームＬＢ１はその殆どがＰ偏光成分であるため、その殆どが第２の偏光ビームスプリッタ８０を透過し、集光器３７の集光レンズ４１によりチャックテーブル２８に保持された半導体ウエーハＷ上に集光される。一方、第２の偏光ビームスプリッタ８０で反射された第１のレーザビームＬＢ１のＳ偏光成分はビームダンパー８６により吸収される。
【００２５】
第２の１／２波長板８２は回転手段８４に連結されており、回転手段８４で第２の１／２波長板８２を回転することにより、第２の偏光ビームスプリッタ８０から出射される第１のレーザビームＬＢ１の分岐比を調整することができる。
【００２６】
一方、第１の偏光ビームスプリッタ７０で反射された第２のレーザビームＬＢ２は第３の１／２波長板９０に入射される。第３の１／２波長板９０は回転手段９２に連結されている。
【００２７】
第１の偏光ビームスプリッタ７０で反射された第２のレーザビームＬＢ２はその殆どがＳ偏光成分であるため、回転手段９２により第３の１／２波長板９０を４５度回転して第２のレーザビームＬＢ２を第３の偏光ビームスプリッタ８８の偏光分離膜に対するＰ偏光に変換してから、第２のレーザビームＬＢ２を第３の偏光ビームスプリッタ８８に入射する。
【００２８】
第２のレーザビームＬＢ２は第３の偏光ビームスプリッタ８８の偏光分離膜に対してＰ偏光に変換されているため、その殆どが第３の偏光ビームスプリッタ８８を透過し、集光器３８の集光レンズ４３によりチャックテーブル２８に保持された半導体ウエーハＷ上に集光される。
【００２９】
第３の偏光ビームスプリッタ８８に入射される第２のレーザビームＬＢ２は第３の１／２波長板９０によりその殆どがＰ偏光に変換されているが、第３の偏光ビームスプリッタ８８で反射された第２のレーザビームＬＢ２のＳ偏光成分はビームダンパー９４により吸収される。
【００３０】
ここで、回転手段９２により第３の１／２波長板９０を４５度の回転を中心として微妙に回転制御することにより、第３の偏光ビームスプリッタ８８から出射される第２のレーザビームＬＢ２の分岐比を微調整することができる。
【００３１】
本実施形態の場合、第１のレーザビームＬＢ１はその殆どの成分がＰ偏光であるため、第２の１／２波長板８２は微調整用として使用される。一方、第３の１／２波長板９０は、第１の偏光ビームスプリッタ７０で反射されたＳ偏光の第２のレーザビームＬＢ２を第３の偏光ビームスプリッタ８８の偏光分離膜に対するＰ偏光に変換するために必要であるが、第３の偏光ビームスプリッタ８８を省略した場合には、第３の１／２波長板９０も省略することができる。
【００３２】
この変形例の場合、第１の偏光ビームスプリッタ７０で反射されたＳ偏光の第２のレーザビームＬＢ２は集光器３８の集光レンズ４３によりチャックテーブル２８に保持された半導体ウエーハＷ上に集光される。即ち、本発明のレーザ加工装置２では、第３の偏光ビームスプリッタ８８及び第３の１／２波長板９０は必ずしも設ける必要はない。
【００３３】
レーザビーム発生ユニット３５、及び回転手段７４，８４，９２は図１に示したコントローラ４０に接続されており、コントローラ４０により制御される。
【００３４】
本実施形態のレーザビーム照射ユニット３４でレーザ加工を行う際には、チャックテーブル２８を図４で矢印Ｘ１方向に加工送りしながらチャックテーブル２８に保持されたウエーハＷ上に集光レンズ４１で第１のレーザビームＬＢ１及び集光レンズ４３で第２のレーザビームＬＢ２を集光し、ウエーハＷのレーザ加工を実施する。よって、第１のレーザビームＬＢ１が加工時には前側となり、第２のレーザビームＬＢ２が後ろ側となる。
【００３５】
再び図１を参照すると、ケーシング３３の先端部には、集光器３７，３８とＸ軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像手段３９が配設されている。撮像手段３９は、可視光によって半導体ウエーハの加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
【００３６】
撮像手段３９は更に、半導体ウエーハに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ（制御手段）４０に送信される。
【００３７】
コントローラ４０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。
【００３８】
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。
【００３９】
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。
【００４０】
撮像手段３９で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザビーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。
【００４１】
図２に示すように、レーザ加工装置２の加工対象である半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。
【００４２】
ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランパ３０により環状フレームＦをクランプすることによりチャックテーブル２８上に支持固定される。
【００４３】
本発明のレーザ加工装置２では、第１のレーザビームＬＢ１により半導体ウエーハＷの分割予定ラインに沿って溝加工を行い、第２のレーザビームＬＢ２により第１のレーザビームＬＢ１により形成されたレーザ加工溝の仕上げ加工を行う。
【００４４】
よって、レーザ加工溝の形成を効率良く行い、半導体ウエーハＷから分割されたデバイスＤの抗折強度を十分高くするためには、第１のレーザビームＬＢ１のピークエネルギー密度と第２のレーザビームＬＢ２のピークエネルギー密度を所定範囲内に設定する必要がある。
【００４５】
本発明のレーザ加工装置２による半導体ウエーハのレーザ加工方法では、半導体ウエーハＷを分割して得られるデバイスの抗折強度の向上が主な目的であるため、デバイスの抗折強度が８００ＭＰａ以上となる加工条件を調べるために以下の実験を行った。
【００４６】
波長１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍの各レーザビームについてパルス幅を３０ｎｓ、１０ｎｓ、５ｎｓ、３ｎｓ、２ｎｓ、１ｎｓ、１００ｐｓ、５０ｐｓ、１０ｐｓと変化させるとともに、各パルス幅において出力を変化させて所望のレーザ加工が施される１パルス当たりのエネルギーを実験で求め、そのエネルギーをパルス幅で割り算するとともに、スポットの面積で割り算してピークエネルギー密度を算出し、パルス幅とピークエネルギー密度と抗折強度との関係を調べた。
【００４７】
ここで、ピークエネルギー密度（Ｗ／ｃｍ２）＝平均出力（Ｗ）／（繰り返し周波数（Ｈｚ）×スポット面積（ｃｍ２）×パルス幅（ｓ））の関係がある。その結果、波長１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍの各レーザビームについてほとんど同様の以下の結果が得られた。
【００４８】
（実験１）  繰り返し周波数：１０ｋＨｚ、平均出力：０．１Ｗ、パルス幅：２ｎｓ、スポット径：φ１０μｍ、送り速度：１０ｍｍ／ｓ、ピークエネルギー密度：６．３５ＧＷ／ｃｍ２で半導体ウエーハにレーザ加工溝を形成してから個々のデバイスに分割し、デバイスの抗折強度を測定したところ８００ＭＰａであった。
【００４９】
（実験２）  繰り返し周波数：１００ｋＨｚ、平均出力：０．１Ｗ、パルス幅：１０ｐｓ、スポット径：φ１０μｍ、送り速度：１００ｍｍ／ｓ、ピークエネルギー密度：６３．６６ＧＷ／ｃｍ２で半導体ウエーハにレーザ加工溝を形成してから個々のデバイスに分割し、デバイスの抗折強度を測定したところ１８００ＭＰａであった。
【００５０】
（実験３）  繰り返し周波数：１００ｋＨｚ、平均出力：０．３Ｗ、パルス幅：１０ｐｓ、スポット径：φ１０μｍ、送り速度：１００ｍｍ／ｓ、ピークエネルギー密度：１９０．９ＧＷ／ｃｍ２で半導体ウエーハにレーザ加工溝を形成してから個々のデバイスに分割し、デバイスの抗折強度を測定したところ１０００ＭＰａであった。
【００５１】
（実験４）  繰り返し周波数：１００ｋＨｚ、平均出力：０．４Ｗ、パルス幅：１０ｐｓ、スポット径：φ１０μｍ、送り速度：１００ｍｍ／ｓ、ピークエネルギー密度：２５４．６ＧＷ／ｃｍ２で半導体ウエーハにレーザ加工溝を形成してから個々のデバイスに分割し、デバイスの抗折強度を測定したところ５００ＭＰａであった。
【００５２】
実験１〜実験３の結果から、パルス幅が２ｎｓ以下でピークエネルギー密度が５〜２００ＧＷ／ｃｍ２のレーザビームを半導体ウエーハＷの分割予定ラインに照射してレーザ加工溝を形成し、分割装置で半導体ウエーハＷをレーザ加工溝に沿って分割してデバイスを形成すると、８００ＭＰａ以上の抗折強度が得られることから、このレーザビームは仕上げ加工に適していることがわかった。しかし、形成される溝の深さが５〜１０μｍと不十分であり、溝加工には適さないことが判明した。
【００５３】
実験４の結果から、ピークエネルギー密度が２５０ＧＷ／ｃｍ２以上のレーザビームを半導体ウエーハＷの分割予定ラインに照射してレーザ加工溝を形成し、分割装置によってレーザ加工溝に沿って半導体ウエーハＷを分割してデバイスを形成すると、抗折強度が許容値より低下することから仕上げ加工には適さないことが分かった。しかし、形成される溝の深さが３０〜６０μｍと十分深いため、このレーザビームは溝加工に適していることが判明した。
【００５４】
以下、図４乃至図７を参照して、レーザ加工装置２を使用した半導体ウエーハの好ましいレーザ加工方法について詳細に説明する。図４に示すように、半導体ウエーハＷに対して吸収性を有する波長の第１のレーザビームＬＢ１及び第２のレーザビームＬＢ２を集光器３７，３８で集光して半導体ウエーハＷの表面に照射しつつ、チャックテーブル２８を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動させる。
【００５５】
その結果、半導体ウエーハＷには、図５（Ａ）に示すようにストリートＳ１に沿ってレーザ加工溝９５が形成され、引き続いて図５（Ｂ）に示すように、第２のレーザビームＬＢ２によりレーザ加工溝９５の側壁から熱歪層を除去する仕上げ加工を施して、レーザ加工溝９６が形成される。
【００５６】
本実施形態では、第１のレーザビームＬＢ１を半導体ウエーハＷ上に集光する集光器３７と、第２のレーザビームＬＢ２を半導体ウエーハＷ上に集光する集光器３８が設けられているため、第１のレーザビームＬＢ１が第１のストリートＳ１に沿ってレーザ加工溝９５を形成して、第１のレーザビームＬＢ１がウエーハＷの外周エッジに到達すると、回転手段８４が第２の１／２波長板８２を４５度回転して、第２の１／２波長板８２透過後の第１のレーザビームＬＢ１をＳ偏光に変換する。これにより、第１のレーザビームＬＢ１はその殆どがＳ偏光成分であるため、第２の偏光ビームスプリッタ８０により反射されビームダンパー８６により吸収される。
【００５７】
全ての第１のストリートＳ１に沿ってレーザ加工溝９６を形成したら、チャックテーブル２８を９０度回転する。次いで、第１のストリートＳ１と直交する全ての第２のストリートＳ２に沿って同様なレーザ加工溝９６を形成する。その結果、半導体ウエーハＷには全てのストリートＳ１，Ｓ２に沿ってレーザ加工溝９６が形成される。
【００５８】
尚、好ましいレーザ加工条件は例えば以下のとおりである。
【００５９】
光源                    ：ＹＡＧパルスレーザ又はＹＶＯ４パルスレーザ
波長                    ：３５５ｎｍ
平均出力                ：０．５Ｗ
パルス幅                ：１０ｐｓ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
スポット径              ：φ１０μｍ
送り速度                ：１００ｍｍ／ｓ
【００６０】
次に、図４を参照して、最適なレーザ加工条件を得るための光学系３６の作用について説明する。レーザビーム発生ユニット３５からは上述した加工条件である平均出力０．５Ｗの直線偏光のレーザビームＬＢが出射される。
【００６１】
このレーザビームＬＢは、回転手段７４により第１の１／２波長板７２を適度に回転することにより、第１の偏光ビームスプリッタ７０で０．４Ｗの第１のレーザビームＬＢ１と、０．１Ｗの第２のレーザビームＬＢ２とに分岐する。
【００６２】
第１のレーザビームＬＢ１は実験４の加工条件と同様であるため、仕上げ加工には適していないがピークエネルギー密度が高いため溝加工には適している。一方、第２のレーザビームＬＢ２は実験２の加工条件と同様であるため、抗折強度の高いデバイスを形成する仕上げ加工に適している。
【００６３】
よって、０．４Ｗの第１のレーザビームＬＢ１で半導体ウエーハＷに溝加工を施しながら、０．１Ｗの第２のレーザビームＬＢ２で仕上げ加工を施すようにして、半導体ウエーハＷの全てのストリートＳ１，Ｓ２に沿って仕上げ加工されたレーザ加工溝９６を形成する。
【００６４】
レーザ加工中において、第２の１／２波長板８２を回転手段８４で回転制御することにより、集光レンズ４１によって集光される第１のレーザビームＬＢ１のピークエネルギー密度を微調整する。
【００６５】
また、第３の１／２波長板９０は第１の偏光ビームスプリッタ７０で反射された第２のレーザビームＬＢ２の偏光面を９０度回転して第３の偏光ビームスプリッタ８８の偏光分離膜に対してＰ偏光にするために使用されるが、回転手段９２により第３の１／２波長板９０を微妙に回転制御することにより、集光レンズ４３によって集光される第２のレーザビームＬＢ２のピークエネルギー密度を微調整することができる。
【００６６】
このように全てのストリートＳ１，Ｓ２に沿ってレーザ加工溝９６を形成したならば、次に図６に示すような分割装置１００を使用して半導体ウエーハＷをレーザ加工溝９６に沿って個々のチップに分割するウエーハ分割工程を実施する。
【００６７】
図６に示す分割装置１００は、環状フレームＦを保持するフレーム保持手段１０２と、フレーム保持手段１０２に保持された環状フレームＦに装着された粘着テープＴを拡張するテープ拡張手段１０４を具備している。
【００６８】
フレーム保持手段１０２は、環状のフレーム保持部材１０６と、フレーム保持部材１０６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ１０８から構成される。フレーム保持部材１０６の上面は環状フレームＦを載置する載置面１０６ａを形成しており、この載置面１０６ａ上に環状フレームＦが載置される。
【００６９】
そして、載置面１０６ａ上に載置された環状フレームＦは、クランプ１０８によってフレーム保持部材１０６に固定される。このように構成されたフレーム保持手段１０２はテープ拡張手段１０４によって上下方向に移動可能に支持されている。
【００７０】
テープ拡張手段１０４は、環状のフレーム保持部材１０６の内側に配設された拡張ドラム１１０を具備している。この拡張ドラム１１０は、環状フレームＦの内径より小さく、該環状フレームＦに装着された粘着テープＴに貼着される半導体ウエーハＷの外径より大きい内径を有している。
【００７１】
拡張ドラム１１０はその下端に一体的に形成された支持フランジ１１２を有している。テープ拡張手段１０４は更に、環状のフレーム保持部材１０６を上下方向に移動する駆動手段１１４を具備している。この駆動手段１１４は支持フランジ１１２上に配設された複数のエアシリンダ１１６から構成されており、そのピストンロッド１１８がフレーム保持部材１０６の下面に連結されている。
【００７２】
複数のエアシリンダ１１６から構成される駆動手段１１４は、環状のフレーム保持部材１０６をその載置面１０６ａが拡張ドラム１１０の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム１１０の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動する。
【００７３】
以上のように構成された分割装置１００を用いて実施する半導体ウエーハ分割工程について図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照して説明する。図７（Ａ）に示すように、半導体ウエーハＷを粘着テープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材１０６の載置面１０６ａ上に載置し、クランプ１０８によってフレーム保持部材１０６を固定する。このとき、フレーム保持部材１０６はその載置面１０６ａが拡張ドラム１１０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。
【００７４】
次いで、エアシリンダ１１６を駆動してフレーム保持部材１０６を図７（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材１０６の載置面１０６ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、環状フレームＦに装着された粘着テープＴは拡張ドラム１１０の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。
【００７５】
その結果、粘着テープＴに貼着されている半導体ウエーハＷには放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハＷに放射状に引張力が作用すると、半導体ウエーハＷはレーザ加工溝９６に沿って破断され、個々の半導体チップ（デバイス）Ｄに分割される。
【符号の説明】
【００７６】
Ｗ    半導体ウエーハ
Ｔ    粘着テープ（ダイシングテープ）
Ｆ    環状フレーム
Ｄ    デバイス
２    レーザ加工装置
２８    チャックテーブル
３４    レーザビーム照射ユニット
３５    レーザビーム発生ユニット
３６    光学系
３７，３８    集光器
４１，４３    集光レンズ
７０    第１の偏光ビームスプリッタ
７２    第１の１／２波長板
７６，８６    ミラー
８０    第２の偏光ビームスプリッタ
８２    第２の１／２波長板
８８    第３の偏光ビームスプリッタ
９０    第３の１／２波長板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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